研究風電機組電氣設(shè)備在制造、運輸、安裝及工作現(xiàn)場所經(jīng)歷的各種環(huán)境條件,以及環(huán)境條件對設(shè)備可能造成的影響;在此基礎(chǔ)上,推薦若干試驗方法和規(guī)范應(yīng)用于風電機組電氣設(shè)備。
風電是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源,大力發(fā)展清潔能源是世界各國的戰(zhàn)略選擇。風電技術(shù)裝備是風電產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,也是風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障,世界各國紛紛采取激勵措施,從產(chǎn)品設(shè)計、技術(shù)研發(fā)、質(zhì)量控制等各方面推動本國風電技術(shù)裝備行業(yè)走向成熟。隨著風電產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,如何提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性越來越成為影響風電企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素。
國內(nèi)外相關(guān)背景
目前我國風力發(fā)電機組每年裝機總量達到數(shù)千臺,其中大部分機型從國外引進,甚至存在引進國外也未得到充分驗證和考核的機型。我國從國外引進的機型是按照國際標準設(shè)計的,國際標準所規(guī)定的載荷條件主要是依據(jù)中歐和北美的風況、氣候制定的。而我國一些地區(qū)的風況、氣候條件及地質(zhì)、地貌與國際標準中所列出的情況差別較大。因此,按照國際標準設(shè)計的機型可能不完全適合我國的自然條件,存在質(zhì)量風險,一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題,可能會導致大量維修或者更換機
組事件發(fā)生。如,999年丹麥風電事件:丹麥的NEG Micon發(fā)生批量齒輪箱故障,需要更換1250臺齒輪箱,該公司為此倒閉,后來Vestas收購了該公司。
我國界資源豐富,但不同地域的資源條件差別很大。例如北方多高寒和沙塵暴,南方多高溫、潮濕和臺風,海上多鹽霧和風浪,極端氣候條件明顯,并且還存在山地、丘陵等復雜地形。這些環(huán)境條件不可避免會對風電機組的正常運行造成影響,甚至造成風電設(shè)備出現(xiàn)故障、停機。為避免出現(xiàn)上述情況,風電機組設(shè)備的設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計階段必須考慮上述惡劣環(huán)境因素;其次,產(chǎn)品在定型前,有必要在實驗室內(nèi)用合適的方法模擬上述環(huán)境條件進行充分的試驗,檢驗設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性與可靠性,及時發(fā)現(xiàn)并改進產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、、工藝、材料、元器件等方面潛在的缺
陷,降低產(chǎn)品在外場出現(xiàn)故障的概率。依據(jù)國內(nèi)外相關(guān)資料可知,合理的環(huán)境試驗是提高設(shè)備質(zhì)量的必要且有效手段。
風電機組電氣設(shè)備的環(huán)境條件與試驗研究
風電機組結(jié)構(gòu)介紹
常規(guī)的風力發(fā)電機組整體結(jié)構(gòu)如圖,所示,包含眾多機械、電氣及電子裝置,主要部件有:風輪葉片、測風裝置、機艙、偏航環(huán)、塔架以及塔基.
風電機組中的電氣設(shè)備包括機艙控制柜、發(fā)電機、塔基控制柜、變流器等,機艙控制柜、發(fā)電機裝在機艙內(nèi),塔基控制柜、變流器裝在塔基內(nèi)。
風電機組電氣設(shè)備的環(huán)境條件研究
我國陸上風電場分布在新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、廣東、浙江等二十多個?。ㄊ?、區(qū)),若干海上風電場也在建設(shè)當中,各風電場的氣候環(huán)境條件
差異較大,其中,對電氣設(shè)備影響較大的環(huán)境應(yīng)力包括:溫度、振動、沖擊、濕度、鹽霧、低氣壓、電磁干擾等。下面以機艙控制柜為例(內(nèi)部結(jié)
構(gòu)如圖2所示),研究其在制造、運輸、安裝、工作過程中經(jīng)歷的各種環(huán)境條件,具體內(nèi)容見表1。
不同種類環(huán)境條件對電氣設(shè)備造成的影響如下:
溫度環(huán)境效應(yīng)